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1. “水流星”是一种常见的杂技项目,该运动可简化为轻绳一端系着小球在竖直平面内的圆周运动模型,如图所示。已知小球在最低点Q处速度为v
0
, 轻绳长为L,球大小忽略不计,重力加速度为g,忽略空气阻力,则下列说法正确的是 ( )
A.
小球运动到最低点 Q时,拉力一定大于重力
B.
v
0
越大,则在最高点 P 和最低点 Q 绳对小球的拉力差越大
C.
若v
0
>
,则小球一定能通过最高点P
D.
若v
0
>
,则细绳始终处于绷紧状态
【考点】
竖直平面的圆周运动;
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1. 如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车,甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动,丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是( )
A.
甲图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力
B.
乙图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力
C.
丙图中,当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力
D.
丁图中,轨道车过最高点的最小速度为
多选题
容易
2. 图是滑道压力测试的示意图,光滑圆弧轨道与光滑斜面相切,滑道底部B处安装一个压力传感器,其示数F
N
表示该处所受压力的大小,某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑,通过B处时,下列表述正确的有( )
A.
F
N
小于滑块重力
B.
F
N
大于滑块重力
C.
F
N
越大表明h越大
D.
F
N
越大表明h越小
多选题
容易
3. 游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来。我们把这种情况抽象为如图所示的模型:弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接,小球从弧形轨道上h高度处由静止滑下,进入竖直圆轨道运动,不考虑摩擦等阻力。则( )
A.
当h=0.5R时,小球不会脱离轨道
B.
当h=2R时,小球不会脱离轨道
C.
当h=2.5R时,小球可通过圆轨道最高点
D.
当h=3R时,小球可通过圆轨道最高点
多选题
容易
1. 将“太极球”简化成如图所示的球拍和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离球拍而做匀速圆周运动,且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与球拍间无相对运动趋势。A为圆周的最高点,C为最低点,B、D与圆心O等高且在B、D处球拍与水平面夹角为
。设球的质量为m,圆周的半径为R,重力加速度为g,不计球拍的重力,若运动到最高点时球拍与小球之间作用力恰为
, 则下列说法正确的是( )
A.
圆周运动的周期为
B.
圆周运动的周期为
C.
在B、D处球拍对球的作用力大小为
D.
在B、D处球拍对球的作用力大小为
多选题
普通
2. 如图,两端开口的圆筒与水平地面成一定角度倾斜放置。
是圆筒的中轴线,M、N是筒壁上的两个点,且
。一个可视为质点的小球自M点正上方足够高处自由释放,由M点无碰撞进入圆筒后一直沿筒壁运动,a、b、c是小球运动轨迹依次与MN的交点。小球从M到a用时t
1
, 从a到b用时t
2
, 从b到c用时t
3
, 小球经过a、b、c时对筒壁压力大小分别为F
a
、F
b
、F
c
, l
Ma
、l
ab
、l
bc
表示M、a、b、c相邻两点间的距离,不计一切摩擦和空气阻力。下列说法正确的是( )
A.
=
=
B.
C.
D.
多选题
困难
3. 健身者能控制球拍使球在竖直面内做半径为
的匀速圆周运动。如图,
为圆周的最高点,
为最低点,在这两处拍面水平,
两点与圆心
等高。已知球的质量为
, 重力加速度大小为
, 球在
点对球拍的压力大小为
, 则球( )
A.
做圆周运动的线速度大小为
B.
在
处受到球拍的作用力为
C.
在
处一定只受到两个力的作用
D.
运动的周期为
多选题
普通
1. 图甲中水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一重物,绳BC段与水平横梁夹角为30度,整个装置处于静止状态;图乙中自动扶梯修建在斜坡上,扶梯上表面水平,人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转;图丙中圆桶桶壁竖直,物体随圆桶一起绕竖直轴匀速转动;图丁中小球在固定于竖直面的光滑圆管内运动。对于这些常见的物理情景,以下分析中正确的是( )
A.
图甲中绳对滑轮作用力方向与水平方向成30°角,斜向左下
B.
图乙中加速时扶梯对人的作用力大于人的重力,摩擦力方向朝右上方
C.
图丙中当圆桶匀速转动的转速增大时,物体所受的摩擦力增大
D.
图丁中小球过最高点的最小速度为
单选题
普通
2. 如图所示,质量为
、半径为
的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内,小球A和B(均可视为质点)的直径略小于细圆管的内径(内径远小于细圆管半径)。它们的质量分别为
、
。某时刻,小球A、B分别位于圆管最低点和最高点,且A的速度大小为
, 此时杆对圆管的弹力为零。则B球的速度大小
为(取
)( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
3. 如图甲所示,陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法,被称为“魔力陀螺”,它可等效为图乙所示的模型,竖直固定的磁性圆轨道半径为R,质量为m的质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,A、C两点分别为轨道的最高点与最低点,B、D两点与轨道圆心等高,质点受到始终指向圆心、大小恒为2mg的磁性引力作用,不计摩擦和空气阻力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.
若质点经过A点时的速度大小为
, 则此时质点受到轨道的弹力大小为mg
B.
若质点经过B点时的速度大小为
, 则此时质点受到轨道的弹力大小为mg
C.
若质点经过C点时的速度大小为
, 则此时质点受到轨道的弹力大小为2mg
D.
若质点经过D点时的速度大小为
, 则此时质点受到轨道的弹力大小为2mg
单选题
普通
1. 红岭未来工程师团队设计了如图所示的游戏装置:水平直轨道AC、倾斜直轨道CD、圆弧轨道DBE、水平直轨道EF依次平滑连接,D、E两点是直轨道与圆弧轨道的切点,P为两直轨道交错点。倾斜直轨道CD的倾角为
、CP=1.0m;圆弧轨道DBE的半径R=10cm。与AC同一平面水平放置一个靶环,环间距为d=10cm,10环的半径r=10cm,靶心与轨道在同一个竖直面内且距轨道末端F的水平距离为x=1m。游戏时,在水平轨道AC上,给小球一个初动能,使小球沿轨道运动最终落在靶环上,获得相应分数。小球质量m=20g,可看成质点,所有摩擦阻力均不计,g=10m/s
2
。求:
(1)
刚好能通过B点获得分数时,小球在圆环最高点B的速率
和在最低点E的速率
;
(2)
正中靶心时,小球的初动能E
k0
;
(3)
获得分数大于4分时,小球的初动能。
解答题
普通
2. 如图,质量为3m的小球A和质量为m的小球B均用长为L的细线悬于O点,小球A处于静止,将小球B拉到一定的高度,使悬挂B球的细线绷紧并与竖直方向的夹角为
, 由静止释放小球B,小球B在竖直面内做圆周运动,经过时间
, 小球B运动到最低点与小球A沿水平方向发生正碰,再经过时间
又发生第二次碰撞。若A、B每次碰撞均为弹性碰撞,不计小球大小,不计碰撞过程的时间,重力加速度大小为g,
,
, 求:
(1)
小球B与A第一次碰撞前瞬间,细线对小球B的拉力大小;
(2)
小球A、B第一次碰撞后至第二次碰撞过程中,小球A运动的路程;
(3)
从小球B由静止释放至A、B两球发生第n次碰撞
, 小球B运动的总时间。
解答题
普通
3. 胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内部的气压,在汽车上安装胎压监测报警器,可以预防因汽车胎压异常而引发的事故.如图所示,一辆质量为800kg的小汽车行驶在山区的波浪形路面,路面可视为圆弧且左右圆弧半径相同,半径
, 根据胎压可计算出汽车受到的支持力,当支持力达到
时检测器报警.重力加速度g取
。
(1)
汽车在A点速度
多大时会触发报警?
(2)
汽车要想不脱离路面,在最高点B时的最大速度
是多少?
解答题
普通
1. 如图,在匀强电场中有一虚线圆,
和
是圆的两条直径,其中
与电场方向的夹角为
,
,
与电场方向平行,a、b两点的电势差
。则( )
A.
电场强度的大小
B.
b点的电势比d点的低
C.
将电子从c点移到d点,电场力做正功
D.
电子在a点的电势能大于在c点的电势能
多选题
普通
2. 无人配送小车某次性能测试路径如图所示,半径为
的半圆弧
与长
的直线路径
相切于B点,与半径为
的半圆弧
相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径,到适当位置调整速率运动到B点,然后保持速率不变依次经过
和
。为保证安全,小车速率最大为
.在
段的加速度最大为
,
段的加速度最大为
.小车视为质点,小车从A到D所需最短时间t及在
段做匀速直线运动的最长距离l为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
3. 如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动.座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱( )
A.
运动周期为
B.
线速度的大小为ωR
C.
受摩天轮作用力的大小始终为mg
D.
所受合力的大小始终为mω
2
R
多选题
普通